농촌진흥청(청장 허태웅)은 차세대 염기서열 분석기술을 이용해 콩의 생육단계에 따라 뿌리혹과 근권토양 내 미생물이 크게 변화하는 것을 확인했다고 19일 밝혔다.
콩을 캐면 흔히 관찰할 수 있는 뿌리혹에는 공기 중 질소를 모아 콩에 공급하는 미생물들이 존재한다.
콩 근권토양을 차세대 염기서열 분석기술(NGS)을 이용해 대량 분석한 결과, 콩의 성장은 뿌리혹과 근권토양 미생물의 종류와 비율이 크게 달라지는 주요인인 것으로 나타났다.
콩 뿌리혹에는 이미 잘 알려진 뿌리혹 박테리아가 있었으며, 질소를 고정하는 미생물을 비롯해 여러 기능을 할 수 있는 다양한 미생물이 공존한다는 사실을 확인했다.
근권토양에도 다양한 기능을 가진 Actinobacteria, Alphaproteobacteria, Acidobacteria 등이 있었다. 여기에 생육단계에 따라 가장 큰 변화를 보인 미생물은 Bacteroidetes였다.
미생물에 의해 분비되는 토양 내 효소 활성도는 콩이 자라면서 증가했으며, 근권토양에 존재하는 미생물의 수와 종류 증가에도 영향을 미쳤다.
또한 어린 식물에서 콩이 형성되는 시기까지는 콩의 생장을 위해 콩 뿌리 주변 토양과 뿌리혹에 질소 고정을 위한 미생물이 점차 증가했다. 콩 꼬투리가 성숙하기 시작하면 콩 뿌리혹에 질소 고정을 위한 미생물 외에 플라보박테리아(Flavobacterium)나 엔테로박터(Enterobacter) 등이 증가해 최대 24.2%를 차지했다.
이는 콩에 일어날 수 있는 병이나 환경 변화에 따른 스트레스 저항성 증진과 관련이 있는 것으로 분석된다.
이번 연구 결과는 다른 콩과 작물의 근권토양과 뿌리혹 미생물 상호작용 기작을 밝히는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 앞으로 이를 이용해 콩 토양 개간 시 콩 성장에 필수적인 생물 비료를 개발하고자 노력할 계획이다.
왕영관기자
